数字化信息技术在智慧机场中的应用

2020-02-20卓海晖张玄弋

机电信息 2020年36期

任杰卓海晖张玄弋

（北京首都国际机场股份有限公司，北京100621）

0 引言

2020年，民航局发布了建设“平安、绿色、智慧、人文”四型机场的五年纲要，其中“智慧机场”是指建设生产要素全面物联、数据共享、协同高效、智能运行的机场[1]。智能化机场建设是实现其他三型机场的必要保证，是建设四型机场的重中之重，而物联网、云计算、大数据等数字化信息技术为提升机场智能化水平起到了重要推动作用。

新型基础设施（简称“新基建”）是提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系，包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施[2]。

当前，智慧机场建设不再局限于单一的系统或应用，更多的是融合多项技术、打通数据流动、并联多个平台，如枢纽机场联通轨道交通成为区域性综合交通中心[3]。机场大安全平台建设包含围界安防、旅客安全、消防卫生、应急指挥救援等，这就要求对智慧机场建设做到统筹考虑、统一规划，充分运用多类新型信息技术打造真正的智能型机场。基于此，本文探讨了物联网、大数据、人工智能和数字孪生技术在机场信息化建设过程中的应用。

1 物联网在智慧机场中的应用

物联网利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，实现人与物、物与物信息交互和无缝对接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的[4]。

机场物联网建设可分为四大部分：基础平台搭建、网络基础设施、物联网标准和多个物联网应用。物联网核心是物联网平台搭建，平台遵循经典五层架构，分为设备感知层、网络传输层、数据资源层、业务支撑层和应用展示层。网络基础设施建设专用网络，如依托运营商既有基站建立NB-IoT和LoRa专网。物联网标准涵盖平台和功能架构、设备接入、平台互联互通、接口开放、平台应用、安全管理等内容。本节主要介绍机场室内外环境监测物联系统和人员/车辆定位的物联网应用。

第一，机场室内外环境监测。建设环境监测系统，覆盖监测机场全区域和多环境要素，包括航站楼室内环境、机房环境、卫生间环境监测，以及飞行区室外风速风向、水质雨量、冰雪监测和施工环境监测，实现环境监测与预警应用的可视化和智能化。该系统能实时监控航站楼内各区域的环境状况，为应对突发事件如火灾报警提供了有效的数据支撑。

第二，人员/车辆定位。定位系统有效支撑了室内外导航、人员密集度等应用，并可进一步挖掘其商业和管理价值。室内建议采用终端侧定位，在旅客途经区域布置蓝牙信标，通过定位引擎解算旅客坐标信息，定位精度可达5 m。室外飞行区的众多特种车辆，通过部署差分GPS基站提高定位效率，缩小天气等环境因素导致的误差，部署蓝牙定位基站解决航站楼周边和下穿道路GPS信号覆盖盲区问题。

2 大数据在智慧机场中的应用

大数据技术收集机场各区域数据信息，并提供大数据存储、处理和分析能力支撑，通过数据不断融合积累和平台能力完善，全面支撑机场运营管理各项业务。机场大数据建设包括平台软件以及面向机场运行、商业、服务、安全等业务领域的应用支撑功能建设[5]。大数据平台建设包括企业级数据仓库、大数据分析系统和大数据管理和应用体系。大数据应用场景涵盖机位分配、旅客画像、航班延误提前预警、旅客时间规划等，本节以用户画像和商业智能为例，通过旅客画像的获取，进一步为商业智能分析提供用户数据支撑。

第一，旅客宏观和微观画像。微观画像分析旅客行为，确定每个旅客特征，为每个旅客打上标签。旅客特征包括自然属性，年龄性别；社会属性，如职业、信用以及行为、爱好等各个维度。宏观画像对旅客进行细化分群和群体特征刻画，包括旅客群体的自然特征分析、动态趋势分析、综合特征分析、社会特征分析、消费特征分析、出行特征分析、机场服务使用特征分析。

第二，商业智能分析。将商业经营数据与运行数据相融合，基于航班、客流、商铺、时间、营销等多因素对商业收入影响因素进行分析，实现商业销售预测，并能为商业资源规划及营销活动策划提供数据参考。如区域热力主要分析航站楼内的人流密度，并通过热力图的方式展示出来。进店率分析完成航站楼内的商业店铺的人流访问分析，可用于辅助商业资源规划。店铺关联性分析根据旅客在不同店铺内的交易行为，分析店铺的关联性。

3 人工智能在智慧机场中的应用

第一，以人脸识别技术为核心的人工智能技术改变了机场传统的核验安检模式，能提供个性化身份比对、航显、人证合一、黑名单查验等功能。基于人脸识别技术的“One ID”方案已在我国1/3机场使用，显著降低了安检人员的工作量，提高了安检甄别的精准性，接下来机场将全面推出的无纸化服务，都将基于人脸识别核验技术[6]。此外，现有机场监控系统无法满足机场多维联动立体防控、重点人员进出机场实时预警等安保业主需求，通过建设智能人像识别系统，对重点区域布控人像识别、重点人员预警布控，记录重点人员实时轨迹追踪，建设旅客人员档案等，能全面提升机场安全管理水平。

第二，建设智能客服平台，具备语音识别、自然语言理解、语音合成、深度学习等能力，实现智能语音客服、智能在线客服、坐席辅助、数据分析等功能，为旅客提供电话、网站、APP等多渠道、便捷化、智能化的问询服务。不但能够缓解座席人员压力，也能提升旅客体验感和满意度，全面促进服务管理和质量的提升。

4 数字孪生在智慧机场中的应用

机场现有GIS系统以二维为主，而近年来三维GIS技术快速发展，让实时信息动态展示与沙盘化得以实现，为机场的协同调度工作提供了全新的视角。将地理信息与物联网、大数据等技术结合打造数字孪生机场，实现对时空大数据的展示、分析能力，可以用“一张图”全面支撑智慧机场可视化应用。

通过三维GIS可视化平台构建数字孪生机场，其流程主要包括三部分：第一，通过倾斜摄影、BIM、三维仿真等多种技术，实现机场室内外、地表地下的全方位建模；第二，搭建基础地理信息系统，管理电子地图、三维模型等各类数据资源，同时二三维引擎支撑可视化展示、设备管理等；第三，通过对业务流程的表达和优化，并基于地理信息三维可视化开发业务展示系统，结合物联网智能感知，实现车辆定位导航、机场可视化指挥、应急管理等业务应用，促进智慧管理和智慧决策。